Механизм эволюции феромонов у табачного бражника

Учёные из Института органической химии и биохимии в Праге и Института химической экологии Макса Планка в Йене изучили феромонную химию бабочек и обнаружили новый эволюционный механизм. Единственная аминокислотная замена в десатуразах — ферментах, вводящих двойные связи, у табачного бражника Manduca sexta — переключает продукты десатураз с моно- и ди-ненасыщенных на три-ненасыщенные предшественники половых феромонов. Эта восприимчивость десатураз к радикальным сдвигам в специфичности из-за незначительных мутаций может значительно способствовать дивергенции в феромонной коммуникации и вести к эволюции новых видов насекомых (Proceedings of the National Academy of Sciences, октябрь 2015).

Ключевое открытие

Исследователи обнаружили, что замена изолейцина на аланин в позиции 224 в десатуразе MsexD2 меняет её специфичность с производства конъюгированных диенов (как у родственного тутового шелкопряда Bombyx mori) на специфичность MsexD3 для производства конъюгированных триенов. Именно эти три-ненасыщенные конъюгированные альдегиды необходимы для полного брачного поведения самцов Manduca sexta.

Эволюционный контекст

• Дупликация и мутация исходной десатуразы могли быть ответственны за развитие этих двух видов из общего предка примерно 12 миллионов лет назад.
• Позиция 224 находится в канале десатуразы, позиционирующем цепь жирной кислоты для реакции десатурации, что объясняет сильный эффект от точечной мутации.

Методология и перспективы

Использование методов секвенирования нового поколения и современной аналитической инструментарии позволило успешно завершить этот проект. Помимо двух ключевых десатураз, были изучены ещё пять транскриптов, что демонстрирует сложность биосинтеза феромонов у самок Manduca sexta. Теперь доступны все инструменты для подтверждения и уточнения этих находок у других представителей надсемейства Bombycoidea.